Częste odłączenia fotowoltaiki od sieci? Jest na to sposób!

fotowoltaika, dotacje

Instalacje fotowoltaiczne mają duży problem wynikający z ich … popularności. Im więcej mikroinstalacji, tym bardziej obciążona sieć przesyłowa, a co za tym idzie częściej zdarzają się ich odłączenia. Można się spodziewać, że problem będzie się pogłębiał, bo instalacji stale przybywa. Jak się zabezpieczyć?

Zdjęcie autora: Redakcja GLOBEnergia

Redakcja GLOBEnergia

fotowoltaika, dotacje

Podziel się

Fotowoltaika nie produkuje, choć może… 

Słoneczna pogoda to przecież idealne warunki dla fotowoltaiki do produkcji energii. Niestety dla wielu prosumentów oznacza walkę z ciągłymi odłączeniami mikroinstalacji od sieci i zaburzeniem profilu generacji. W trakcie kongresu fotowoltaicznego PVCON 2024, ekspert firmy GoodWe - Cezary Wawrzos przybliżył dostępne możliwości walki z tym zjawiskiem.

Źródło: PVCON 2024 - GoodWe 

Powyższy wykres przedstawia produkcję energii dla słonecznego dnia, gdzie instalacja fotowoltaiczna powinna bezproblemowo produkować energię i przy takich warunkach linia wykresu powinna przebiegać płynnie, bez widocznych wcięć. Te “wcięcia” na wykresie to właśnie częste wyłączenia. Takich wyłączeń na wykresie powinno być widocznych na wykresie jeszcze więcej, ale dane z instalacji były przesyłane z częstotliwością co 5 minut.

tłumaczy istotę problemu w trakcie kongresu Cezary Wawrzos.

Z czego wynika ten problem? Wraz z rozwojem instalacji fotowoltaicznych, szczególnie w sieciach niskiego napięcia i miejscach niezurbanizowanych, gdzie brakuje odbiorców energii, w momencie największej generacji nie ma zapotrzebowania na energię. Kolokwialnie mówiąc energia jest po prostu wpychana do sieci, a problem z napięciem dominuje szczególnie tam, gdzie jest duża asymetria fazowa w sieci. Przeważnie wygląda to tak, że na którejś z faz zostanie przekroczona krytyczna wartości napięcia tzn. powyżej 253 V w wymiarze średniej z 10-ciu minut i po tym czasie falowniki się wyłączają. Oznacza to tym samym zablokowanie generacji z fotowoltaiki.  

Magazyny energii - czy to rozwiązanie? 

Często można usłyszeć, że magazyny energii są wyjściem z tego problemu. Okazuje się jednak, że to tylko częściowe rozwiązanie.  

Magazyn energii oczywiście pomaga. Pozwala w momencie nadwyżki energii na jej akumulację, zamiast wysyłania do sieci. Tym sposobem problem jest jedynie przesuwany w czasie. By magazyn energii mógł skumulować moc na cały dzień, musi mieć naprawdę duże pojemności, zwłaszcza w kontekście prosumentów. Z drugiej strony taka wielka pojemność magazynu nie pomoże nam za wiele, bo wieczorem czy nocą nie damy rady zużyć całej energii. Nad ranem taki magazyn wciąż będzie naładowany na wysokim poziomie i do południa osiągnie już pełne naładowanie. Sam magazyn nie jest tu rozwiązaniem.

tłumaczy Cezary Wawrzos

Lepszym rozwiązaniem mógłby być magazyn energii, ustawiony na ładowanie w godzinach największego szczytu produkcji, czyli mniej więcej w południe.  

Poprzez styk bezpotencjałowy dostępny w falownikach hybrydowych GoodWe, w momencie nadwyżki energii, można też dołączać dodatkowe obciążenia takie jak pompa ciepła, klimatyzacja bądź np. przeprowadzić wygrzew ciepłej wody za pomocą grzałek. Jest to oczywiście tylko częściowe wspomaganie, a nie stuprocentowe rozwiązanie problemu.  

Wielokrotnie napięcie w sieci podbijają również niektórzy właściciele mikroinstalacji, którzy nieprawidłowo skorygowali krzywą mocy biernej od napięcia. Choć jest to obligatoryjne dla instalacji do 50 kWp, nie każdy stosuje się do wymagań operatorów. Część osób próbuje zmieniać ustawienia falownika, podbijając napięcie i jeszcze bardziej potęgując problem. Skorygowanie krzywej jest bardzo ważne. Dzięki niemu w momencie wyższego napięcia na fazie (249-253 V) zaczyna się generacja mocy biernej kosztem mocy czynnej. W ten sposób prosument traci część tego na czym mu zależy, czyli moc czynną, ale udaje mu się unikać częstego wyłączania.  

Połączenie tych wszystkich rozwiązań daje dopiero kompleksowe zażegnanie problemu. Sprawdzą się tu przede wszystkim falowniki posiadające funkcje rejestrowania scenariuszy i funkcję sterowania tym, kiedy i jakie urządzenie ma się włączyć i zwiększyć autokonsumpcję. Zarządzanie takie należy wykonywać z odpowiednią histerezą, bo ciągłe włączanie i wyłączanie tych urządzeń ma na nie zły wpływ i skraca ich żywotność.  

Falownik hybrydowy z niesymetrycznym oddawaniem energii na fazy z funkcją stabilizacji sieci 

Asymetryczne wprowadzanie mocy do sieci to rozwiązanie, które nie każdy falownik jest w stanie zagwarantować. Jak się okazuje, w 3-fazowej instalacji często tylko na jednej fazie przekroczone są napięcia, a przez to wyłączana jest cała instalacja fotowoltaiczna. Powodem tego są błędy projektowe instalacji odbiorczych, tzn. większość odbiorników podłączona jest pod jedną fazę, a pozostałe fazy nie są obciążone. Gdy dochodzi generacja, która nie jest konsumowana następuje wzrost napięcia. Falowniki hybrydowe GoodWe potrafią bilansować międzyfazowo energię oddając ją tam, gdzie jest ona zużywana na potrzeby własne. Jest to na pewno pomocne rozwiązanie i daje dużo lepsze efekty niż zwyczajny falownik. GoodWe postanowiło jednak rozwinąć funkcję niesymetrycznego oddawania energii na fazy o funkcję stabilizacji sieci:

Wszystkie nasze falowniki hybrydowe posiadają funkcję niesymetrycznego oddawania energii na fazy, dzięki czemu energia jest fizycznie bilansowana jeszcze na poziomie instalacji, natomiast jeżeli pojawi się nadwyżka energii to mimo wszystko jest ona oddawana do sieci. GoodWe rozwinęło tę funkcję o jeszcze bardziej unikatowe rozwiązanie, jakim jest stabilizacja sieci.   Opracowana przez nas funkcjonalność działa w ten sposób, że zbliżając się do krytycznej wartości napięcia 253 V następuje aktywacja funkcji i falownik zaczyna sprawdzać na której fazie jest mniejsze napięcie, a następnie automatycznie zaczyna przerzucać moc na te fazy, gdzie napięcie jest najniższe. Funkcję tę posiadaj a falowniki z serii ET (15-30 kW) a także w przyszłości nowe modele falowników hybrydowych.

wyjaśnia Cezary Wawrzos z GoodWe

Funkcja została już przetestowana na instalacji fotowoltaicznej działającej w Polsce. Zgodnie z poniższą grafiką, problemy z wysokim napięciem na fazie były nawet nocą, czyli gdy nie było to zakłócone generacją energii instalacji fotowoltaicznych. 

Źródło: PVCON 2024 - GoodWe

Widać, że mimo późnej pory i braku generacji z fotowoltaiki, napięcie na fazie 2-giej utrzymuje się nawet ponad 240 V. W ciągu dnia, dodając produkcję z fotowoltaiki napięcie z pewnością przekroczy wartość krytyczną i doprowadzi do wyłączenia falownika.  

Bez funkcji stabilizacji sieci wykres generacji wyglądał następująco: 

Źródło: PVCON 2024 - GoodWe 

Z włączoną funkcją stabilizacji sieci udało się uzyskać bardzo zadowalające wyniki. Napięcie zostało równomiernie rozłożone na poszczególne fazy:  

Źródło: PVCON 2024 - GoodWe 

Można nawet powiedzieć, że falownik zdołał lokalnie ustabilizować sieć. Wykres generacji z fotowoltaiki udało się znacznie wygładzić, czyli ograniczono wyłączenia. Tym samym fotowoltaika mogła bezproblemowo spełniać swoje zadanie - generować energię. Wykres uzyskany dla generacji energii z włączoną funkcją stabilizacji sieci wygląda następująco:

Źródło: PVCON 2024 - GoodWe 

Większa skala implementacji takich rozwiązań zdolnych do stabilizacji obciążania faz, a pośrednio wygładzania profilu produkcji może zaradzić problemom ciągłego odłączenia mikroinstalacji. Najważniejsze w tym aspekcie może okazać się doradztwo techniczne dla przyszłych prosumentów, aby ci wykorzystywali dostępne rozwiązania potrzebne do stabilizacji sieci.  Źródło: PVCON 2024

Zdjęcie autora: Redakcja GLOBEnergia

Redakcja GLOBEnergia